PDF《钢管混凝土（单圆管）单肋拱空间受力试验研究》

第23 卷第

5 期Vol.

23 No.5 工程力学2006 年5月May

2006 ENGINEERING MECHANICS

99 收稿日期:2004-07-14;

修改日期:2004-12-05 基金项目:福建省重大科技项目(2003F007);

交通部西部交通科技项目(2003-318-798-20-1) 作者简介:*陈宝春(1958),男,福建人,教授,博士,博士生导师,主要从事桥梁工程研究(E-mail:[email protected]);

韦建刚(1971),男,福建人,助理研究员,博士研究生,主要从事桥梁工程研究;

林嘉阳(1980),男,福建人,硕士,主要从事桥梁工程研究. 文章编号:1000-4750(2006)05-0099-08 钢管混凝土(单圆管)单肋拱空间受力试验研究 * 陈宝春,韦建刚,林嘉阳 (福州大学土木建筑工程学院,福州 350002) 摘要:进行了钢管混凝土(单圆管)单肋拱空间受力全过程的试验研究.研究表明,在面内和面外荷载共同作用 下,面内的受力性能对初始缺陷的敏感性要大于面外受力;

面外变形是钢管混凝土单肋拱极限承载能力的主要控 制因素;

与面内受力相反,空间受力时,几何非线性成为钢管混凝土拱的非线性性能与极限承载力的主要影响因 素,材料非线性降为次要的影响因素.对应用通用程序进行钢管混凝土拱空间受力双重非线性有限元分析进行了 探讨. 关键词:钢管混凝土;

肋拱;

空间;

试验;

有限元 中图分类号:TU398 文献标识码:A EXPERIMENTAL STUDY ON CONCRETE FILLED STEEL TUBULAR (SINGLE TUBE) ARCH WITH ONE RIB UNDER SPATIAL LOADS * CHEN Bao-chun,WEI Jian-gang,LIN Jia-yang (College of Civil Engineering and Architecture, Fuzhou University, Fuzhou 350002, China) Abstract: Experiment study on a CFST (single tube) arch with one rib under spatial loads is carried out. The study shows that the behavior of the arch under in-plane loads is more sensitive to imperfection than that under out-of-plane loads. The lateral deformation is one of the main control factors for the ultimate load-carrying capacity of the arch. Compared to CFST arch under in-plane loads, the geometrical nonlinearity becomes the dominant factor in the nonlinearity and ultimate load-carrying capacity of the arch while the material nonlinearity turn to be a subordinate factor. The dual nonlinearity FEM of CFST arch under spatial loads analyzed with general finite element software is discussed as well. Key words: CFST;

rib arch;

space;

experiments;

FEM 拱的空间稳定是一个复杂的问题,历来受到人 们的重视,尤其是使用钢材等高强材料和跨度大宽 跨比较小的拱桥.对于拱桥弹性阶段的侧向屈曲已 有大量的研究文献,已得到了均匀轴力或弯矩作用 下拱弹性横向屈曲的近似解析解,并进行了大量的 试验.应用现代有限元技术,基于传统弹性稳定理 论的拱空间弹性分枝点失稳的临界荷载求解,已非 难事.然而,拱在空间荷载作用下或受缺陷作用的 空间弹塑性稳定问题,由于缺乏屈服截面刚度尤其 是扭曲刚度精确的计算方法,迄今还没有得到很好 的解决.1970 年代以来,随着计算机技术和数值算 法的发展,在少量试验研究的基础上,开展双重非 线性有限元分析,以了解拱空间失稳的破坏机理, 分析各种参数的影响,进而求得拱空间稳定的极限 承载力简化计算公式,已成为国内外进行拱结构空 间稳定极限承载力研究的主要方法.Tokarz (1971) 进行了一系列矩形截面的圆弧拱和抛物线拱的试 验[1] .荷载通过吊索施加,包括均布荷载和拱顶集